Calculadora pérdidas conmutación MOSFET
Conmutar en duro 48 V y 10 A con flancos de 50 ns y 40 ns a 100 kHz disipa 2,16 W en el MOSFET. Introduzca tensión, corriente, tiempos de subida y bajada y frecuencia, y obtenga esa pérdida para dimensionar el disipador. Gratis en su navegador.
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Ejemplo resuelto
- Tensión de drenaje
- 48
- Corriente de drenaje
- 10
- Tiempo de subida
- 0,00000005
- Tiempo de caída
- 0,00000004
- Frecuencia de conmutación
- 100 000
- Energía de encendido
- 0,000012
- Energía de apagado
- 0,0000096
- Energía de conmutación
- 0,0000216
- Energía (julios)
- 0,0000216
Los MOSFET con conmutación dura en convertidores buck, boost, medio puente y puente completo disipan energía cada vez que la tensión de drenaje y la corriente de drenaje se solapan en el encendido y el apagado. Esa pérdida de conmutación suele dominar la de conducción a alta frecuencia y determina el tamaño del disipador, la pista de cobre o el encapsulado que usted necesita. Esta calculadora de pérdidas de conmutación MOSFET aplica el modelo clásico de solapamiento lineal V–I de los manuales de electrónica de potencia y las notas de aplicación de datasheet: la energía por flanco es la mitad del producto de tensión, corriente y tiempo de transición; la energía total de conmutación suma las contribuciones de encendido y apagado; y la potencia media es esa energía multiplicada por la frecuencia de conmutación. Introduzca tensión de drenaje, corriente, tiempo de subida, tiempo de bajada y frecuencia finitos y positivos en unidades SI (voltios, amperios, segundos, hercios).
Cómo se estiman las pérdidas de conmutación dura del MOSFET
Durante un encendido duro, la corriente de drenaje sube mientras la tensión drenaje-fuente sigue alta; después la tensión cae con la corriente ya cerca de la carga plena. En el apagado la secuencia se invierte: la tensión sube mientras aún fluye corriente y luego la corriente cae.
Si usted aproxima cada transición como una rampa lineal de las formas de onda superpuestas de V e I, la energía perdida en ese flanco es el área de un triángulo rectángulo con base igual al tiempo de transición y altura igual al producto de la tensión de bus y la corriente conmutada: exactamente un medio de V_DS por I_D por t.
El modelo ignora a propósito la recuperación inversa del diodo de cuerpo o de rueda libre, la pérdida de carga de Coss, la energía del driver de puerta y las regiones de conmutación suave ZVS o ZCS: esos términos se añaden aparte cuando importan. Queda un número de pérdida de primera pasada transparente que usted puede volcar en una hoja térmica, comparar con la conducción I²R y decidir si ralentiza los flancos por EMI o los acelera para silicio más frío.
Qué puede hacer con ella
Estudios de frecuencia y excitación de puerta
Barrido de frecuencia de conmutación o de tiempos de flanco medidos para ver cómo escala P_sw y equilibrar eficiencia frente a EMI al elegir R_g y la tasa PWM.
Preguntas frecuentes
¿Qué fórmula usa esta calculadora de pérdidas de conmutación MOSFET?
Emplea el modelo clásico de solapamiento lineal V–I en conmutación dura: E_on = ½·Vds·Id·tr, E_off = ½·Vds·Id·tf, E_sw = E_on + E_off y P_sw = E_sw·f. Los tiempos van en segundos y la frecuencia en hercios.
¿Los tiempos de subida y bajada se introducen en nanosegundos o en segundos?
En segundos (SI). Introduzca 50 ns como 5e-8 o 0.00000005. Los tiempos no positivos se rechazan para que un error de unidad aparezca como validación y no como pérdidas absurdas de multi-megavatios.
¿Incluye la pérdida de conducción o la de Coss / Qrr?
No. Esta página estima solo la pérdida de solapamiento en conmutación dura. Conducción I²R, carga de capacitancia de salida, recuperación inversa del diodo y conmutación suave ZVS/ZCS requieren términos u otras herramientas aparte.
¿Qué tensión y corriente debo usar?
Use la tensión de bus en conmutación dura (tensión drenaje-fuente durante la transición) y la corriente de drenaje conmutada en ese flanco —a menudo la corriente del inductor en el instante de conmutación—, no las tensiones o corrientes máximas absolutas.
¿Cuánto cuesta?
La herramienta del navegador es gratuita y se ejecuta en local.
Herramientas relacionadas
Para desarrolladores — acceso por API
Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.
Endpoint de API
¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.
Llámela desde su stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"drain_voltage":48,"drain_current":10,"rise_time":5e-8,"fall_time":4e-8,"switching_frequency":100000}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss", {
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"rise_time": 5e-8,
"fall_time": 4e-8,
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headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
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"drain_current": 10,
"rise_time": 5e-8,
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)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss", false, stream_context_create([
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"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
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],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"drain_voltage":48,"drain_current":10,"rise_time":5e-8,"fall_time":4e-8,"switching_frequency":100000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-switching-loss", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Ejemplo de solicitud
{
"drain_voltage": 48,
"drain_current": 10,
"rise_time": 5e-8,
"fall_time": 4e-8,
"switching_frequency": 100000
}Ejemplo de respuesta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.mosfet_switching_loss",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.
Precio
Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.
Errores
| HTTP | Código | Significado |
|---|---|---|
401 | unauthorized | API key ausente o inválida. |
402 | insufficient_balance | El saldo no cubre el precio de la tarea. |
404 | unknown_type | El tipo de tarea no existe. |
429 | rate_limited | Demasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear. |
Notas técnicas
Las entradas inválidas fallan con invalid_input y no se cobran.
Cómo se estiman las pérdidas de conmutación dura del MOSFET
Sumando el intervalo de subida del encendido y el de bajada del apagado se obtiene la energía total de conmutación E_sw igual a un medio de V_DS I_D por (t_r más t_f). La potencia media de conmutación es simplemente E_sw multiplicada por la frecuencia f_sw, porque cada ciclo completo repite ese volcado de energía una vez. Las hojas de datos suelen citar t_r y t_f bajo V_GS, R_g y carga de ensayo concretas; use los tiempos que coincidan con su excitación de puerta y fije la tensión al bus real que conmuta, no a la tensión máxima absoluta.
Qué se envía y qué se recibe
Use el formulario gratuito del navegador para deberes y comprobaciones térmicas rápidas, y llame al mismo contrato desde scripts cuando necesite barridos masivos de pérdida frente a frecuencia o corriente. Si necesita dimensionado de snubber RC, disipación continua de resistencia, solo conducción I²R o constantes de tiempo RC, trátelos como herramientas aparte en lugar de sobrecargar esta página de pérdidas de conmutación. Envíe cinco números finitos positivos obligatorios: drain_voltage en voltios para el nivel de bus V_DS en conmutación dura, drain_current en amperios para la corriente de carga en la transición, rise_time en segundos para el flanco de encendido (por ejemplo 5e-8 para cincuenta nanosegundos), fall_time en segundos para el flanco de apagado, y switching_frequency en hercios (por ejemplo 100000 para cien kilohertzios). Se aceptan alias como vds, v_ds, voltage, v, id, i_d, current, i, tr, t_rise, t_r, tf, t_fall, t_f, f, f_sw y frequency para que los widgets de formulario y los scripts resulten cómodos, pero solo puede aparecer una clave por magnitud. Campos ausentes, cadenas no numéricas, NaN, Infinity, cero o valores negativos fallan con invalid_input y no se cobran. En caso de éxito la respuesta devuelve las entradas limpias, energy_on y energy_off de cada flanco, energy_switching y energy_joules como el mismo valor total en julios, power_switching y power_watts como el mismo valor medio en vatios, total_transition_time como tr más tf, etiquetas de unidad para julio, vatio, segundo y hercio, method hard_switching_linear_overlap y la cadena de fórmula. El precio de las llamadas API correctas es la base publicada de $0.002 por ítem; los fallos de validación no consumen saldo prepago.
Dónde aparecen las calculadoras de pérdidas de conmutación MOSFET en el trabajo real
Los diseñadores de fuentes que dimensionan un buck síncrono o un flyback de clamp activo suelen partir de una estimación de P_sw de primera pasada antes de pedir magnéticos y disipadores; introducir tensión de bus, corriente de pico del inductor y tiempos de subida y bajada del datasheet en una calculadora fiable convierte un cálculo de servilleta en un presupuesto de pérdidas documentado. Los equipos de accionamientos e inversores comparan la pérdida en conmutación dura a varias frecuencias PWM para decidir si el MOSFET de silicio o los dispositivos de banda ancha entran en el margen térmico a la tasa objetivo. Mantenga separadas las páginas de diseño de snubber, vatios de resistencia y pérdidas de conducción para que cada intención de búsqueda tenga una página clara en lugar de una herramienta multifísica sobrecargada que confunde tanto a estudiantes como a motores de búsqueda. Los ingenieros de aplicación que redactan notas de drivers de puerta usan las mismas identidades de solapamiento lineal cuando muestran cómo reducir R_g acorta t_r y t_f y por tanto baja E_sw, advirtiendo también que flancos más rápidos elevan el EMI. Como esta capacidad es un motor parse puro, el precio de API es la base publicada de $0.002 por ítem correcto y la validación fallida no consume saldo.
Casos de integración
Presupuesto térmico del convertidor
Estime vatios de conmutación dura a partir de la tensión de bus, la corriente de carga, tr/tf del datasheet y f_sw para dimensionar disipador y cobre antes de pedir la primera placa prototipo.
Fixtures de laboratorio y CI para pérdidas
Automatice las mismas fórmulas de solapamiento lineal del navegador para que autoevaluadores y registros de eficiencia de producción afirmen números de pérdida de conmutación coherentes.